私たちの宇宙は4つの基本的な力によって支配されています。少なくともそれは物理学者が長い間考えてきたことです。
しかし今、新しい研究は、第5の力、現代の物理学の多くを混乱させる可能性がある発見があることを示唆しています。
10月23日、ハンガリーの原子核研究所の研究者たちは、3年前に最初に提案された完全に新しい粒子のさらなる証拠を提供するarXivデータベースに新しい研究を公開しました。 X17と呼ばれるこの粒子は、科学者が天文学における最大の謎の1つである暗黒物質の解明に役立つ可能性があります。
粒子の存在には、素粒子物理学の標準モデル、つまり基本的な力を説明し、素粒子を分類する理論の書き換えも必要になります。
しかし、それは粒子の存在が確認できる場合に限られます。新しい論文はまだ査読されていません。そして、ほとんどの物理学者は懐疑的です-一部の外部の科学者が、同じ研究チームからの以前の調査結果を独立して検証できなかったという理由もあります。
2016年、同じ研究者グループが、放射性ベリリウム原子で行われた実験で、粒子の最初の証拠を報告しました。物理学者は、ベリリウムが故障したときに放出される光と粒子を測定しました。彼らは、放出された電子のペアとその反物質パートナーである陽電子が特定の角度で速度を落とす傾向があることに気づきました。これは、既存の物理学では説明できない動作です。
物理学者たちは、数値を計算すると、ベリリウムが崩壊して電子と陽電子のペアが放出される前に、ベリリウムが崩壊した未知の中間粒子がいくつかあるに違いないと結論付けました。この未知の「粒子X」は、ほぼ17メガエレクトロボルトの質量を持つと計算されたため、その名前はX17です。 （比較として、X17は電子の約34倍になります。）
新しい研究は、ヘリウム原子の崩壊で見られる提案された粒子のより多くの観測を追加しました。同様の実験設定でも、効果的に同じ質量の中間粒子の証拠が再び示されました。調査結果は、この提案されたX17粒子がフェルミオン（通常の物質を構成するタイプの粒子）ではなく、むしろボソン、つまりエネルギーと時には力を運ぶ粒子であることを示しています。これは、X17がこれまで知られていなかった5番目の力を伝える可能性があることを意味し、物理学者はダークマターの説明に役立つと述べています。その不思議な物質が宇宙の問題の85％を占めています。重力を介して検出可能ですが、光と相互作用しません。
しかし、ほとんどの物理学者は、調査結果を受け入れる前に、独立した測定を待っています。
「私は懐疑的だ。実験家として、私がこのようなものを見たとき、それは私の自然な立場だと思うが、調査する必要があると思う」とミルナー氏はLive Scienceに語った。
懐疑論の一部は、欧州核研究機構（CERN）がX17粒子を捜索しようとし、その証拠を見つけることができなかったために発生します。新しい証拠に照らして、より多くのグループが粒子を探し続ける可能性が高い、とミルナーはLive Scienceに語った。
確認されれば、発見は素粒子物理学を行うまったく新しい方法を開く可能性もあるとミルナーはLive Scienceに語った。過去半世紀の間、物理学者たちは高エネルギーの領域に焦点を当てることで標準モデルの定義に大きな進歩を遂げました。はるかに低いエネルギーとコストで行われた新しい研究は、物理学者が新しい粒子を探すためのまったく新しい方向性になるでしょう。
「物理学の標準モデルは非常に明確に定義されている」とミルナー氏はLive Scienceに語った。 「それでそれ以上の新しい相互作用を見つけた場合、それは非常に重要です。」
